弹簧夹线板冲压模设计.doc

摘 要 i 毕毕业业论论文文 题 目弹簧夹线板冲压模设计 学生姓名 学 号 系 部 专 业 班 级 指导教师 顾问教师 摘摘 要要 本文设计一共用了六章来介绍本次设计的内容，首先介绍了模具行业的 发展状况和前景，阐述了弹簧夹线板设计的背景，从而引出使用冲压模具的 设计和制造。开始从整体上分析零件的工艺性和确定模具的设计方案。下面 几章都是介绍模具的设计与制造方法，首先通过计算得出凸模、凹模的刃口 尺寸，通过查阅相关资料，确定出凸模和凹模的外形尺寸。然后进行相关的 工艺计算，包括材料利用率、排样设计与计算、压力中心的计算和压力机的 选用。最后再第五章为重点设计部分，通过计算和查阅资料确定每一个工作 零件的外形和内部尺寸和标准件（如模架、固定件和弹性塑料等）的选用， 并使用 cad 软件画出非标准件的零件图形，然后使用全文的计算数据，零 件的选用确定总装图的总体设计，并使用软件 cad 画出总装图。最后整理 好所有材料，编写说明书，装订好图纸。 关键词关键词：弹簧夹线板 冲压模具 凸模 凹模 cad 图形 目 录 iii 目目 录录 摘摘 要要i 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题背景1 1.2 冲压模具发展现状和前景1 1.2.1 冲压模具发展现状.1 1.2.2 冲压模具的前景2 1.3 课题研究的内容和意义2 1.4 本章小结3 第二章第二章 冲裁模具毕业设计任务书冲裁模具毕业设计任务书.5 2.1 任务书设计内容5 2.2 任务书的要求5 2.2.1 技术要求：.5 2.2.2 设计要求：.6 第三章第三章 零件的工艺性分析和方案确定零件的工艺性分析和方案确定.7 3.1 零件的工艺分析7 3.1.1 结构与尺寸的分析.7 3.1.2 精度与断面粗糙度分析.7 3.1.3 材料分析.7 3.2 冲裁工艺方案的确定8 3.3 模具总体方案的确定8 第四章第四章 零件工艺的设计计算零件工艺的设计计算.11 4.1 排样设计与计算11 4.1.1 材料利用率.11 4.1.2 排样设计.11 4.2 冲裁力12 4.2.1 冲裁力的计算.12 4.2.2 卸料力、推件力和顶件力的计算.13 4.3 压力机的选用13 4.3.1 j23-4 开式可倾斜压力机机床说明.13 4.3.2 j23-4 开式可倾斜压力机机床的有关参数.14 4.4 压力中心的计算14 第五章第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差计算凸、凹模刃口尺寸及公差.17 5.1 凸、凹模间隙值17 5.1.1 间隙对冲压力和模具寿命的影响.17 5.1.2 冲裁间隙的确定.18 5.2 凸、凹模刃口分别加工的计算法18 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸计算的原则.18 5.2.2 冲孔凸模刃口计算.19 目 录 5.2.3 落料凸、凹模的计算.20 第六章第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计模具零部件的设计计算与总装图设计.23 6.1 凹模外形设计23 6.2 凸模校核设计24 6.2.1 凸模最小直径的校核(强度校核) 24 6.2.2 凸模最大自由长度的校核（刚度校核）.24 6.3 其他主要零件的设计26 6.3.1 凸模固定板的厚度.26 6.3.2 垫板的采用与厚度.27 6.3.3 卸料橡皮的自由高度.28 6.4 标准件尺寸的确定28 6.5 模具的总体设计29 6.6 模具装配和装配图29 6.6.1 级进冲裁模的装配.29 6.6.2 凸、凹模间隙的调整方法.30 6.6.3 绘制模具的总装图.30 第七章第七章 总结与展望总结与展望.32 致致 谢谢.33 参考文献参考文献.34 附录附录 1 凹模加工工艺过程凹模加工工艺过程.35 附录附录 2 落料凸模加工工艺过程落料凸模加工工艺过程.36 附录附录 3 凸模固定板加工工艺过程凸模固定板加工工艺过程.37 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题课题背景背景 我国把模具行业纳入高新技术产业重点领域，另一方面，冲压工艺广泛应 用于民用、航空航天、汽车和工艺品等领域，在产品组件中所占的比例也越来 越大。但由于我国模具工业起步较晚，起点较低，加工制造手段落后，尤其是 技术应用人才缺乏，技术水平落后，制约了该产业的迅猛发展,已使之成为制约 其他相关行业发展的“瓶颈” 。 模具技术是上世纪下半叶制造业中发展最快的 技术之一，由于模具的设计和制造是一个非常复杂的过程，并且是一个不断反 复的过程，目前，采用具有三维参数化特征造型功能的 cad 支撑软件，在模具 设计中应用并行工程原理，实现模具管理、工艺分析与设计及模具结构设计的 一体化是一种较有代表性也很有应用前景的模具 cad 系统开发方法。如图 1- 1，典型冲压模具图形。 图 1-1 冲压模具 1.2 冲冲压压模具模具发发展展现现状和前景状和前景 1.2.1 冲冲压压模具模具发发展展现现状状 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。 近年来，模具工业一直以 15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有 制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营 也得到了快速发展。 浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡” ；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡 镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资 和外商独资的模具企业现已有几千家。 随着与国际接轨的脚步不断加快，市场 竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力 的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一，模具制造技术现已成 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存 空间。 近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企 业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维 cad，并陆续开始使用 ug，pro/engineer、i-deas、euclid-is 等国际通用软件，个别厂家还引进了 moldflow、c-flow、dynaform、optris 和 magmasoft 等 cae 软件，并成 功应用于冲压模的设计中。 虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与 工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的 比重比较低；cad/cae/cam 技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不 够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 1.2.2 冲冲压压模具的前景模具的前景 模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、 “精度高”、 “质量好”、 “价格 低”的要求服务。下列几方面发展趋势预计会在行业中得到较快应用和推广： a. 超大型、超精密、长寿命、高效模具将得到发展。 b. 多种材质、多种颜色、多层多腔、多种成型方法一体化的模具将得到发 展。 c. 为各种快速经济模具，特别是与快速成型技术相结合的 rp/rt 技术将得 到快速发展。 d. 模具设计、加工及各种管理将向数字化、信息化方向发展 cad/cae/cam/capp 及 pdm/plm/erp 等将向智慧化、集成化和网络化方向发展。 更高速、更高精度、更加智慧化的各种模具加工设备将进一步得到发展和推广 应用。 e. 更高性能及满足特殊用途的模具新材料将会不断发展，随之将产生一些 特殊的和更为先进的加工方法。 f. 各种模具型腔表面处理技术，如涂覆、修补、研磨和抛光等新工艺也会 不断得到发展。 g. 逆向工程、并行工程、复合加工乃至虚拟技术将进一步得到发展。 h. 热流道技术将会迅速发展，气辅和其它注射成型工艺及模具也将会有所 发展。 i. 模具标准化程度将不断提高。 j. 在可持续发展和绿色产品被日益重视的今天，“绿色模具”的概念已逐渐 被提到议事日程上来。 1.3 课题课题研究的内容和意研究的内容和意义义 本课题研究的内容如下： 第一章 绪论 3 第 1 章为绪论，论述了本课题的研究背景和意义，总结了冲压模具技术的 发展历史和在国内外的发展现状及趋势。 第 2 章为本次设计的任务书，介绍了设计的零件图和设计的具体得要求， 包括零件的名称、材料和生产批量等等，有技术要求和设计要求。 第 3 章为设计的第一步，首先分析零件的工艺性，包括尺寸和精度的分析， 还有材料性质的重点分析，然后按照以上的分析初步确定设计的大体方案，从 简单模、复合模和级进模中选择，最终选用级进模设计。最后查阅相关资料， 确定模具的一些工作零件和辅助零件的设计，以至于确定模具的总体方案。 第 4 章为设计中的重点部分，是承接上一章工艺分析的，所以我们将进行 工艺计算，有排样的设计和计算、材料利用率的计算，冲裁力图形设计和具体 的计算，还有最重要的就是压力机的确定和数据的校核。 第 5 章为设计的中心部分，有凸、凹模的间隙和凸、凹模设计的原则，还 有凸、凹模的人口尺寸计算，包括基本尺寸的计算和公差的确定。 第 6 章为模具工作零件的具体设计，包括凹模的设计和尺寸的计算，还有 凸模的长度和硬度校核，还有卸料板、垫板、导料板及标准件的设计、选用和 计算，并有非标准件的零件图形和最终的装配草图和装配图。 模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。 模具质量及附加值的高低，取决于模具专业人才的技术水平。随着产品市场的 国际化，如何降低生产成本以适应竞争的激烈和残酷越来受关注，产品制造的 批量化、集约化和标准化，就越来越显得十分重要了。 目前，在全世界，模具快速发展，已成为大国的重要工业发展对象，各个 行业都需要模具的辅助制造，所以模具对工业的发展有个不可替代的重要性。 未来，模具的发展也许有将成为国家第一产业的可能。 1.4 本章小本章小结结 本章首先介绍了研究该课题的背景和优势，就模具的发展已经纳入高技术 的行业，成为我国工业中重要的一部分，最具有潜力的工业之一。并促进我国 的软件（如 cad、proe 和 ug）的快速研发。随后介绍了冲压模具的发展现状 和前景，随着国民经济的快速增长，模具的需求量也随着增长，国内沿海地区 已经把模具行业列为重要产业，建立了大型的模具城。在过去十年中，模具发 展有着瞩目的发展，但是距离国外，仍有不小的差距，所以未来的模具发展就 向模具产品“交货期短” 、 “精度高” 、 “质量好” 、 “价格低”的要求服务，以求 早日跟上国际的脚步。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 第二章 冲裁模具毕业设计任务书 5 第二章第二章 冲裁模具毕业设计任务书冲裁模具毕业设计任务书 2.1 任任务书设计务书设计内容内容 课题名称：弹簧夹线板冲裁模设计; 零件名称：弹簧夹线板; 材 料：h62 板 t=1.5mm; 生产批量：大批量; 工件图：如图 2-1 所示; 图 2-1 零件图 2.2 任任务书务书的要求的要求 2.2.1 技技术术要求：要求： a. 冲裁件内外精度为 it14； b. 毛刺小于 0.1mm； c. 要求设计制造此工件的冲裁模，弹簧夹线板由厂内 j23-4 开式可倾斜压力 机上加工完成。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 2.2.2 设计设计要求：要求： a绘制制作该工件所需的冲裁模具总装图； b绘制构成该模具的所有非标准零件图； c编制设计说明书； d将设计说明书装订成册、图纸折叠成 a4 尺寸并装订成册； e把审题表、任务书全部装入档案袋。 第三章 零件的工艺分析和方案确定 7 第三章第三章 零件的工艺性分析和方案确定零件的工艺性分析和方案确定 3.1 零件的工零件的工艺艺分析分析 冲裁件的工艺性是指冲裁件对冲裁工艺的适用性，即冲裁加工的难以程度。 冲裁件的工艺性主要包括冲裁件的结构与尺寸、精度与断面粗糙度和材料 3 个 方面。 3.1.1 结结构与尺寸的分析构与尺寸的分析 冲裁件的结构分析需要对零件的形状、外形、冲裁件的悬臂件和窄槽、冲 孔的最小尺寸、孔间距的要求和孔壁、冲裁宽度的要求。 该零件结构较简单，形状对称，尺寸较小。其中，外形由长、宽分别为 、 的矩形形成，矩形中有宽度为 6mm、长度为的 0 0.2 50mm 0 0.2 40mm 300.1mm 长圆孔，且最小孔径 6mm 0.6t；还有对称直径为的小孔，且最小孔 0.3 0 4.2mm 径 0.9t；最小孔边缘的最小距离 3.9mm1.5t;孔间距2t;因 0.3 0 4.2mm 320.1mm 此，均适宜冲裁加工。 3.1.2 精度与断面粗糙度分析精度与断面粗糙度分析 冲裁件的精度一般可分为精密级和经济级两大类。精密级是冲压工艺技术 所允许的精度，而经济级是可以用经济手段达到的精度。冲裁件的尺寸精度是 在合理间隙的情况下，对铝、铜、软钢等常用材料冲裁加工数据。精度要求特 别高的工件，需要增加整修等精密冲裁工件。在冲裁件内外所能达到的经济精 度，见表 3.1 所示。 表 3.1 冲裁件内外形所能达到的经济精度 基本尺寸材料厚度 (mm) 3 36610101818500 1 it12it13it11 12it14it12it13it11 23it14it12it13 35it14it12it13 零件的尺寸公差精度都接近 it14 级，未注公差精度为 it14 级，并无其他特 殊要求，因此，利用普通冲裁的方式就可以满足零件的图样要求。 3.1.3 材料分析材料分析 冲裁件所用的材料，不仅要满足其产品使用性能的技术要求，还应满足冲 裁件工艺对材料的基本要求。此外，材料的品种与厚度还应尽量采用国家标准， 同时尽可能采取“廉价代贵重，薄料代厚料，黑色代有色”等措施，以降低冲 裁件的成本。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 a. 材料的概述：h62 黄铜 h62 黄铜表示平均含铜量为 62%的普通黄铜,在 普通黄铜的基础上加入其它元素的铜合金称特殊黄铜,仍以“h“表示,后面会跟其 它添加元素的化学符号和平均成份,如 h62 为含铜量为 60.5%63.5%,余量为锌 含量;而 hal59-3-2 则表示其铜含量 57%60%,铝含量为 2.5%3.5%,镍含量为 2%3%, 其余为锌含量.黄铜分为普通黄铜,特殊黄铜及铸造黄铜三种,铸造黄铜 以 zcu 开头后面跟其它元素的符号及其平均含量 b. 黄铜的特性：普通黄铜，有良好的力学性能，热态下塑性好，冷态下塑 性也可以，切削性好，易钎焊和焊接，耐蚀，但易产生腐蚀破裂。此外价格便 宜，是应用广泛的一个普通黄铜品种。 此零件的材料为 h62（黄铜）板料(1)，且为软态，抗剪强度=255mpa,抗拉 强度=294mpa,弹性模量 e=98gpa,断后伸长率=35。因此该材料具有较高 b 的弹性和良好的塑性，冲裁结构较好。 由以上可以看出，该零件工艺性较好，可以冲裁加工。 3.2 冲裁工冲裁工艺艺方案的确定方案的确定 冲裁模的结构形式多种多样，如果按工序的组合分类，可分为单工序模、 级进模（连续模或跳步模） 、复合模等各种冲裁摸的构成大体相同，主要由于工 作零件、定位零件、卸料与推料零件 、导向零件、联接与固定零件组成。 在冲裁工艺分析的基础上，根据冲裁件的特点确定冲裁工艺方案。确定工 艺方案首先要考虑的问题是确定冲裁的工序数，冲裁工序的组合以及冲裁工序 顺序的安排。冲裁工序数一般容易确定，关键是确定冲裁工序的组合与冲裁工 序的顺序。 该零件包括落料、冲孔两个基本工序，可有一下三种方案： 方案一：先落料，后冲孔，采用单工序模生产； 方案二：落料冲孔复合冲压，采用复合膜生产； 方案三：冲孔落料连续冲压，采用级进模生产； 方案一模具结构简单，但需要两道工序两副模具，生产率较低，难以满足 该零件的产量需求。方案二只需一副模具，精度有保证，且生产率较高，但结 构较复杂制造复杂。方案三也只需一副模具，生产率较高一般精度可以满足。 欲保证冲压件的形位精度和生产批量的要求，由于零件是大批量生产且尺寸较 小，当采用级进冲裁时，生产效率高，操作方便，因此通过设计合理的模具结 构和排样方案可以达到较好的零件质量，也可以避免模具强度不够的问题。通 过对上述三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案二为佳。 3.3 模具模具总总体方案的确定体方案的确定 （1）模具类型 根据零件的冲裁工艺方案，采用级进冲裁模。 第三章 零件的工艺分析和方案确定 9 （2）操作与定位方式 为了提高生产效率和质量，可以采用配合自动装置送料方式。由于零件尺 寸小且厚度适中，可以采用导正销与自动送料装置联合定距的方式。 （2）卸料与出件方式 考虑到零件厚度薄，可以采用弹性卸料方式，并采用由凸模直接从凹模洞 口直接推下的下出件方式以提高生产率。 （4）模架类型及精度 考虑到零件的结构工艺特点，可以采用导向平稳的中间导柱模架， 。由于零 件的精度要求不是很高，可以采用 i 级模架精度。 以上的各项将在第五章详细说明解释。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 第四章 零件工艺的设计计算 11 第四章第四章 零件工艺的设计计算零件工艺的设计计算 4.1 排排样设计样设计与与计计算算 冲裁件在条料、带料或板料上的布置方法叫排样。合理的排样是提高材料 利用率、降低成本，保证冲件质量及模具寿命有效措施。 4.1.1 材料利用率材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率，它是衡量合理 利用材料经济性指标。 一个步距内的材料利用率可用下式表示(2)： a bh 式中： 单个零件的利用率； a单个零件的面积； b原材料的料宽； h一个步距； 由于该零件采用直排，如图所示。由工件边长为 50mm，查表可得，则距料 边为 2.5mm，两零件相距 2mm。 由零件图可以近似算出一个零件的面积，一个步距内冲一个零件，故 a=5040=200mm，冲裁的料宽 b=50+2.52=55mm, 步距 h=40+2=44mm,一个 步距内的坯料面积是 bh=5542。则将数据代入公式可得： 50 40 10086.6 (402) (502.5 2) a bh 所以材料在一个步距内的利用率为 。86.6 4.1.2 排排样设计样设计 根据材料的合理利用情况，条料排样方法可分为三种：有废料排样、少废 料排样和无废料排样。采用少、无废料的排样可以简化冲裁模结构，减小冲裁 力，提高材料利用率。但是，因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的 误差影响，冲裁件公差等级低。同时，由于模具单边受力（单边切断时） ，不但 会加剧模具磨损，降低模具寿命，而且也直接影响冲裁件的断面质量。为此， 排样时必须统筹兼顾、全面考虑。 对有废料排样，少、无废料排样还可以进一步按冲裁件在条料上的布置方 法加以分类，其主要形式可分为：直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多 排和冲裁搭边。该零件结构简单，生产批量大，精度要求一般，综合上述可以 使用直排少废料的排样的设计。具体排样设计如图 4-1 所示。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-1 零件排样图 4.2 冲裁力冲裁力 4.2.1 冲裁力的冲裁力的计计算算 冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力，它是随凸模进入材料的深度 （凸模行程）而变化的。通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值，它是选用压力 机和设计模具的重要依据之一。 用普通平刃口模具冲裁时，其冲裁力 f 一般按下式计算： 0b fklt 式中：f0冲裁力； l冲裁周边长度； t材料厚度； k系数； 材料抗剪强度； b 系数 k 是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、 板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。 根据零件图可算的一个零件的外形周边之和 l1=（50+40）2=180mm 和零 件内部冲孔的周长之和 l2=,根据排样图一模冲一件的布置，(8.2666)mm 可知冲裁总长度 l=290.6mm。又，t=1.5mm，则冲裁力 f0：412 b mpa 0 36 (5040) 2(8.2666) 10 179.583()180() b flt nkn 一般在实际生产中，需要用系数 k 来计算，为计算方便，冲裁力可按以下 公式计算： 第四章 零件工艺的设计计算 13 1.3 180234() b fklt kn 所以，在实际生产中应用冲压力为 234kn 来参考。 4.2.2 卸料力、推件力和卸料力、推件力和顶顶件力的件力的计计算算 在冲裁结束时，由于材料的弹性回复（包括径向弹性回复和弹性翘曲的回 复）及摩擦的存在，将使冲落部分的材料硬塞在凹模内，而冲裁剩下的材料则 紧固在凸模上。所以卸料力、推件力和顶件力是在选择冲压设备和校核公称压 力应分别考虑的，因为他们都是由压力机和模具卸料装置或顶出装置传递的。 且在选择设备的公称压力或设计冲模时，应分别予以考虑。因此要准确的计算 这些力是困难的，生产中常用下列经验公式计算： 卸料力：查表取，则0.05 x k 0.0523411.7() xx fk fkn 推件力：查表取，则0.06 t k 0.06 23414.04() tt fk fkn 顶件力：查表取，则0.06 d k 0.06 23414.04() dd fk fkn 式中： f冲裁力 kx、kt、kd卸料力、推件力、顶件力系数,查表 4.1 确定。 然而压力机的公称压力必须大于或等于各种冲压工艺的总和，则计算如下 所示： 273.78() zxdt fffffkn 表 4.1 卸料力、推件力和顶件力系数 料厚 t/mmkxktkd 钢 0.1 0.10.5 0.52.5 2.56.5 6.5 0.0650.075 0.0450.055 0.040.05 0.030.04 0.020.03 0.1 0.63 0.55 0.45 0.25 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 铝、铝合金 纯铜、黄铜 0.0250.08 0.020.06 0.030.07 0.030.09 注：卸料力系数 kx，在冲多孔、大搭边和轮廓复杂制件时取上限值。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4.3 压压力机的力机的选选用用 4.3.1 j23-4 开式可开式可倾倾斜斜压压力机机床力机机床说说明明 a. 机床控制系统： 开门断电，漏电保护。电控系统符合国家安全标准。 电动式油缸行程调节，显数器显示。 电动式挡料尺寸调节，显数器显示。 b. 机床后挡料的基本配置： 普通电机 普通丝杆和光杆 后挡料链轮传动 注：机床参数及配置如需变动敬请另外说明，作为合同附件 c. 机床结构： (1) 采用全钢焊接机架， （、拼装工作台组成）振动时效处理，具有足够的 强度和刚性。 (2) 双油缸控制，机械挡块机构保护，液压上传动，扭轴强迫同步机构。 (3) 滑块行程电动快速调节，并有手动微调，显数器显示 (4) 上模具配有斜楔式挠度补偿机构，以补充折弯精度。 (5) 单边/双边 t 型槽口工作台，调整分段下模快速方便。 (6) 可进行多机联动（需同时购买一台该型号的机床并加装联动同步装置） ， 也可单机单动。 (7) 该设备可折板厚是根据 q235 钢板/a3 板的抗拉强度（450n/mm2）和 折弯槽口比例 1 比 8 来计算的，敬请核实好各种锰板的抗拉强度后与 q235 板比 较进行折算，另外可以通过扩大折弯下模的槽口尺寸来取得更厚的折板尺寸。 (8) 工作台主立板和台面均可调节。可根据折弯力的需要，适当调整工作 台的加凸量来弥补由于工作台的变形而出现的挠度进行补偿。 4.3.2 j23-4 开式可开式可倾倾斜斜压压力机机床的有关参数力机机床的有关参数 本设计所给定的压力机是 j23-4 开式可倾斜压力机，其公称压力为 400kn， 工作台长 2500mm，滑块行程 100mm，立柱间距离 2100mm.，电机功率为 5.5 kw，立柱间隙为 2030mm,侯口深度为 220mm，滑块行程为 100mm，开启高度 为 320mm,外形尺寸（长*宽*高）为 256013502050（mm） ，机器重量 2.6 吨。 因为公称压力大于所需要的最大冲裁所需要的压力值，故该压力机满足设计的 要求。 4.4 压压力中心的力中心的计计算算 模具的压力中心就是冲压合力的作用点。为了保证压力机的模具的正常工 作，应使模具的压力中心与压力机滑块的中心线相重合。否则，冲压时滑块就 第四章 零件工艺的设计计算 15 会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常在磨损，还会使合理间 隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。在实际生产 中，可能会出现由于冲件的形状特殊或排样特殊，从模具结构设计与制造考虑 不宜使压力中心与模柄中心线重合，这时应注意使压力中心的偏离不致超出所 选用压力机允许的范围。 -确定该零件的压力中心计算步骤如下： （1）选定坐标轴 x 和 y。 （2）将组成图形的轮廓线划分为若干简单的线段，求出各线段长度 l1、l2、l3、ln.。 （3）确定各线段的重心位置 x1、x2、x3、xn。 （4）按如下公式算出压力中心的坐标（x0、y0） 。 压力中心分析图如 4-2 图所示，根据下列两式可以算得： 1 1221 0 12 1 n ii nni n n i i l x l xl xl x x lll l 11221 0 12 1 n ii nni n n i i l y l yl yl y y lll l 其中：l为每段线段的长度或圆弧的周长 x为每段线段的中点或圆弧的中心到 x 轴的距离； y为每段线段的中点或圆弧的中心到 y 轴的距离； 将图中的数据代入公式可得： 0 28.79xmm 0 4.35ymm 取整数得： 0 29xmm 0 4ymm 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 图 4-2 压力中心图 第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 17 第五章第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差计算凸、凹模刃口尺寸及公差 5.1 凸、凹模凸、凹模间间隙隙值值 冲裁间隙是指冲裁模凸、凹模刃口之间的空隙。凸模与凹模间每侧的间隙 称为单面间隙，用 z/2 表示；两侧间隙之和称为双面间隙，用 z 表示。如无特 殊说明，冲裁间隙都是指双面间隙。冲裁间隙的数值等于凸、凹模刃口尺寸的 差值，如图 5-1 所示，即 dp zdd 式中 凹模刃口尺寸； d d 凸模刃口尺寸。 p d 冲裁间隙对冲裁过程有着很大的影响。此外，间隙对冲压力和模具寿命也 有着较大的影响。 图 5-1 凸、凹模刃口尺寸的差值 5.1.1 间间隙隙对对冲冲压压力和模具寿命的影响力和模具寿命的影响 间隙很小时，因材料的挤压和摩擦作用增强，冲裁力必然较大。随着间隙 的增大，材料所受的拉应力增大，容易发生断裂分离，因此冲裁力减小。但试 验表明，当单面间隙在材料厚度的 520范围内时，冲裁力降低不多，不超 过 510。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不是很大。 模具寿命通常是用模具失效前所冲的合格冲裁件数量来表示。冲裁模的失 效形式一般有磨损、变形、崩刃和凹模胀裂。间隙大小主要对模具的磨损及凹 模胀裂产生较大影响。模具刃口磨损看，使刃口钝化、间隙增加，从而导致制 件的尺寸精度降低冲裁能量增大，断面粗糙。所以必须注意尽量减少模具的磨 损。为提高模具寿命，一般需要采用较大间隙。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 5.1.2 冲裁冲裁间间隙的确定隙的确定 凸、凹模间隙对冲裁件断面质量、尺寸精度、模具寿命以及冲裁力等有较 大影响，所以必须选择合理的间隙。在冲压的实际生产中，为了获得合格的冲 裁件、较小的冲压力，并保证模具有一定寿命，我们规定一个间隙值范围，称 为合理间隙。这个范围的最小值称为最小合理间隙（zmin） ，最大值称为最大合 理间隙（zmax） 。因冲模在使用过程中会逐渐磨损，间隙增大，再设计和制造新 模具时，一般采用最小合理间隙。 冲裁间隙数值主要按制件质量要求，根据经验数值来选用。然而对于电 子、电器、仪器等行业对制件断面质量和尺寸精度要求较高，可选用较小的间 隙值。如下图要求零件内外尺寸精度为 14 级，且该零件属于无特殊要求的一般 冲孔、落料。外形由mm 和mm 落料获得，mm 和 0 0.2 50 0 0.2 40 0.3 0 4.2 mm、6mm 由冲孔获得，查表可得(3)：320.1 、 。 max 0.120zmm min 0.090zmm 5.2 凸、凹模刃口分凸、凹模刃口分别别加工的加工的计计算法算法 冲裁件的尺寸精度主要取决于模具刃口的尺寸精度，合理间隙的数值也必 须靠模具刃口的尺寸及公差来保证。正确确定模具刃口尺寸及其公差，将会直 接影响到冲裁生产的技术经济效果，因此它是设计冲裁模的主要任务之一。 5.2.1 凸、凹模刃口尺寸凸、凹模刃口尺寸计计算的原算的原则则 在计算刃口尺寸时，应该落料和冲孔两种情况分别考虑其原则如下。 a. 落料时，应以凹模刃口尺寸为基准。凹模基本尺寸取落料件尺寸公差范 围内较小尺寸。凸模的基本尺寸则用凹模基本尺寸减去最小合理间隙。 b. 冲孔时，应以凸模尺寸为基准。凸模基本尺寸取冲件公差范围内的较大 尺寸。凹模的基本尺寸则是用凸模基本尺寸加上最小合间隙。 c. 凸、凹模刃口的制造公差应根据冲裁件的尺寸公差和凸、凹模的加工方 法来确定，既要保证冲裁间隙要求并冲出合格的零件，又要便于模具加工。 d. 根据工件尺寸公差要求，确定模具刃口尺寸的公差等级，见表 5-1 所示。 表 5-1 模具刃口尺寸的公差等级 料厚 t（mm） 0.50.81.01.52345681012 模具 刃口 尺寸 公差冲裁件尺寸公差 it6 it7 it8it8it9it10 it7 it8 it9it10it10it12it12 第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 19 it9 it12it12it12it12it12it14it14it14it14 5.2.2 冲孔凸模刃口冲孔凸模刃口计计算算 凸、凹模分别加工时要求分别计算出凸模和凹模的刃口尺寸及公差，并标 注在凸、凹模的设计图样上。这种加工的优点是凸、凹模具有互换性，便于成 批制造。但由于受冲裁间隙的限制，要求凸、凹模制造公差较小，所以这种加 工主要适用于简单规则形状（圆形、方形和矩形）的冲件。 落料件外形尺寸为,冲孔件内孔尺寸为，根据刃口尺寸的计算原则(4)， 0 d 0 d 可得落料时： max0 () a a ddx 0 min () ta ddz 冲孔时： 1 0 min () t t ddx 111 m x0minm x0 ()() aa atii ddzdxz 式中 、 落料时凹、凸模的刃口尺寸，mm； a d t d 、 冲孔时凸、凹模的刃口尺寸，mm； 1 t d 1 a d 落料件的最大极限尺寸，mm； max d 冲孔件孔的最小极限尺寸，mm； min d x 冲件的制造公差； 最小合理间隙； m xi z 、 凸、凹模的制造公差，mm 按“入体”原则标注； t a x 磨损系数，如表 5.2 所示： 表 5.2 磨损系数值 冲裁件精度冲裁件精度x 值值 it10 以上以上1 it11130.75 it140.5 由公差表查得：零件内外尺寸全部按照 it14 级精度，则。0.5x 设凸、凹模分别按 it6 和 it7 级加工制造。 加工如上图零件的凸模由公式 所得，代入数据则： 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 有上可得间隙值为：、 max 0.120zmm min 0.090zmm maxmin (0.120.090)0.03zzmmmm 1 000 min0.0080.008 ()(4.20.5 0.3)4.35 t t ddxmm 11 0.0120.012 m x000 ()(4.350.090)4.44 a ati ddzmm 校核： a 满足间隙公差条件。 计算中心距尺寸： 11 322 0.1320.025 88 d llmm 2 0 0.013 30 t dmm 2 0.025 0 30.09 a dmm 校核： a 不能满足间隙公差条件，因此，只有缩小、，提高精度，才能保证 a 间隙在合理范围内，由此可取： maxmin 0.4()0.4zz maxmin 0.6()0.6zz a 2 0 0.012 30 t dmm 2 0.018 0 30.09 a dmm 3 0 0.009 6.18 t dmm 3 0.015 0 6.27 a dmm 校核： 3 a 满足间隙公差条件。 5.2.3 落料凸、凹模的落料凸、凹模的计计算算 1 1 0.0250.025 max000 ()(400.5 0.2)39.9 a a ddxmm 111 000 min0.0160.016 ()(39.90.090)39.81 ta ddzmm 校核： a 不能满足间隙公差条件，因此，只有缩小、，提高精度，才能保证间 a 隙在合理范围内，由此可取： maxmin 0.4()0.4zz maxmin 0.6()0.6zz a 第五章 计算凸、凹模刃口尺寸及公差 21 故： 1 0.018 0 9.9 a dmm 1 0 0.012 39.81 t dmm 2 0.018 0 49.9 a dmm 2 0 0.012 49.81 t dmm 校核： a 满足间隙公差条件。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 23 第六章第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计模具零部件的设计计算与总装图设计 6.1 凹模外形凹模外形设计设计 凹模采用矩形板状结构和直接通过螺钉、销钉于下模座固定的固定方式。 凹模刃口采用直接刃壁结构，刃壁高度 5mm，漏料部分沿刃口轮廓适当扩大。 凹模轮廓尺寸计算如下(5)： 沿送料方向的凹模型孔壁间的最大距离为： 505022142lcmm c 为固定零件的范围尺寸，一般 c=20 垂直送料方向的凹模型孔壁间的最大距离为： 402.5 2285bcmm 凹模厚度为： 333 12 0.11.25 10.1 234 1030hk kfmm （取 k1=1,k2=1.25） 根据算得的凹模轮廓尺寸，选取与计算值相近的标准凹模板轮廓尺寸如图 6-1 所示，其大小为：1448530lbhmmmmmm 为了更好的选取标准模架，则凹模板轮廓尺寸全取整数： 16010030lbhmmmmmm 凹模的材料选用 cr12,工作部分热处理淬硬为 6064hrc。 图 6-1 凹模板 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6.2 凸模校核凸模校核设计设计 落料凸模刃口部分设计成阶梯形结构，安装部分设计成便于加工的长圆形， 通过铆接方式与固定板固定。凸模的尺寸根据刃口尺寸，卸料装置和安装固定 要求来确定。凸模材料选用 crwmn，工作部分热处理淬硬为 5862hrc。 冲孔凸模刃口部分为圆形，结构简单。因冲孔凸模直径很小，所以需对最 小凸模（冲孔凸模）进行强度和刚度校核(6)。 0.3 0 4.2 6.2.1 凸模最小直径的校核凸模最小直径的校核(强强度校核度校核) 孔径远大于材料厚度，故凸模的强度和刚度足够。取凸模与卸料板的双面 间隙为 0.2mm（不起导向作用 ） 。 根据表可得，凸模的最小直径 d 应满足： 5.2 b dt （取） ，而，因1200mpa minmin 4.20.094.11ddzmm ，故凸模强度足够。 min 2.68d 6.2.2 凸模最大自由凸模最大自由长长度的校核（度的校核（刚刚度校核）度校核） 根据表查得,圆形凸模最大自由长度 l 应满足 223 9090 4.2234 103.34ldfmm 式中 l凸模允许的最大自由长度，mm； f冲裁力，n； d凸目最小直径，mm； 所以，小冲孔凸模工作部分的长度不能超过 3.34mm。取小冲孔凸模工作部 分的长度为 3mm，大冲孔长度和落料凸模均为 10mm。 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 25 图 6-2 冲孔凸模 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 图 6-3 落料凸模 6.3 其他主要零件的其他主要零件的设计设计 6.3.1 凸模固定板的厚度凸模固定板的厚度 h1=0.7h=0.730=21mm，取整数为 25mm，如图 6-4 所示。 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 27 图 6-4 凸模固定板 6.3.2 垫垫板的采用与厚度板的采用与厚度 是否采用垫板，以承受面较小的凸模进行计算，冲小孔的凸模承受压面的 尺寸如图，按下式计算其承受应力： 3 2 234 10 17 3.14 2.1 f mpampa a 式中 凸模承受的压应力（mpa） ； f冲裁力（n） ； a凸模最小截面积； 查表得铸铁模板的许用压应力 (7)为 90140mpa p 故 p 但为了提高模具的效率，保护好模具，则需要添加垫板，垫板厚度取 8mm。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 图 6-5 垫板 6.3.3 卸料橡皮的自由高度卸料橡皮的自由高度 根据材料的厚度 1.5mm，冲裁时凸模进入凹模深度取 1mm，考虑模具维修 时刃磨量 2mm，再考虑开启时卸料板高出 1mm，则总的工作行程 h=5.5mm，根 据下式计算橡皮的自由高度： 取 h1=22 1 18 (0.250.30) h h 模具在组装时橡皮的预压量为： 2 10151.83.3mm 取 =4mm 2 由此可算出模具中安装橡皮的空间高度尺寸为 18mm。 6.4 标标准件尺寸的确定准件尺寸的确定 其他主要模具零部件的尺寸规格为：模架(8)160mm100mm(160190) mm(gb/t2851.3-1990)、凸模固定板 160mm100mm25mm、卸料板 160mm100mm14mm（台阶高度 4.5mm） 、垫板 160mm100mm8mm、卸 料橡胶的高度为 18mm。上模座：160mm100mm35mm、下模座： 160mm100mm40mm、导柱：25mm150mm、导套： 28mm90mm38mm、 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 29 图 6-6 卸料板 6.5 模具的模具的总总体体设计设计 本模具是采用自动送料的级进模，切断凸模面积较大可直接用螺钉与圆柱 销固定，冲孔凸模则须用固定板固定，凹模可直接用螺钉与圆柱销固定，切断 凸模的外侧须有挡块以克服侧压力，挡块同时起到定位作用。另外，横向的定 位可在凹模上增设一个定位销。卸料装置采用弹性，导向装置采用导柱导套。 有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体 设计并画草图，从结构来看，闭合高度： h=（35+5+25+18+14+30+40+2）=174mm 根据凹模的外形尺寸，确定下模板的外形尺寸为 160mm100mm 根据模具总体结构方案和已选用的模具零件，绘制模具的总装草图。 6.6 模具装配和装配模具装配和装配图图 6.6.1 级进级进冲裁模的装配冲裁模的装配 级进冲裁模一般是以凹模为基件，应先装配下模，再以下模为基准装配上 模。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 若级进模的凹模是整体凹模，因凹模型孔间的进距是在加工凹模时保证的，故 装配的方法和步骤与单工序冲裁模基本相同。若凹模是镶拼式凹模，因各拼块 虽然在精加工时保证了尺寸和位置精度，但拼合后因累积误差也会影响其进距 精度，这时为了调整准确进距和保证凸、凹模间隙均匀，应对各组凸、凹模进 行预配合装配，并检查间隙的均匀程度，再由钳工修正和调整合格后把凹模拼 块压入固定板，然后再把固定板装入下模座，以凹模定位装配凸模和上模，待 间隙调整和试冲达到要求后，用销钉定位并固定，最后装入其他辅助零件。 6.6.2 凸、凹模凸、凹模间间隙的隙的调调整方法整方法 冲模中凸、凹模之间的间隙在模具装配时要求严格控制：一是要求间隙值 准确，即需要按模具设计所要求的合理间隙来装配；二是在装配时必须把间隙 控制均匀，才能保证装配质量，从而保证冲压件的质量和应有的使用寿命。 目前，最常用的间隙控制方法主要有：垫片法，透光法，测量法和镶铜法(9)。 6.6.3 绘绘制模具的制模具的总总装装图图 第六章 模具零部件的设计计算与总装图设计 31 图 6-7 装配图 总结与展望 第七章第七章 总结与展望总结与展望 在将近四个月的时间内，我的毕业设计终于完成了，在即将答辩之际，我 对我这次的设计进行一次全面性的总结与展望。 毕业设计是对即将毕业的我们进行的一次全面的、彻底的检查，通过毕业 设计来检查在这两年多里所掌握的知识，同时也是对即将踏上工作岗位的我们 进行最后一次彻底的温习，为顶岗实习做处做好的准备。我在这次设计的课题 是弹簧夹线板，在设计过程中，我也遇到了一些问题，在这些问题面前，我通 过翻阅资料，自己思考，与同学探讨，请教我的指导老师，通过各种方法，使 得这些问题得以解决。不过在这次设计中，让我印象最深的问题是冲裁模具的 设计，包括冲裁模具的凸、凹模刃口的计算与设计，还有模具的其他零件图的 设计和最后模具的总装图设计，通过我的指导老师的指导，获得了答案，之后， 我又通过查阅资料对这一问题进行了巩固。同时，我对于在模具设计的时候， 它的设计流程在这次也得到了更深的认识，使